逍遥学能 2016-07-04 07:58
【初中物理实验】：玻璃棒摩擦生电注意问题
在现行的中小学物理教材中讲述过“用丝绸磨擦过的玻璃棒带正电”。我通过实验发现：如果玻璃棒的温度升高，用丝绸磨擦过的玻璃棒，玻璃棒既可以带正电也可以带负电; 同时玻璃体也可能由绝缘体转变为导电体。实验介绍如下：
1 实验器材
小学或中学实验室常规配备的静电实验盒三盒(我使用的是四川省教学仪器厂出产的J238静电实验盒)，1500瓦电炉一个; 220伏交流电源一台， 220伏带灯座白炽灯泡一个， 酒精喷灯一盏，自制带电极玻璃体(用废旧220伏白炽泡除掉泡状外壳和钨丝)，220伏白炽灯座一只，电工用实验板一块，220伏开关一只，适合220伏用导线若干。
2 实验操作规程及实验结果：
2.1 玻璃棒磨擦起电实验
(1) 用干燥清洁的毛皮和橡胶棒(或塑料棒) 相磨擦，使橡胶棒带上负电荷(按现行教材规定) 并放在绝缘支架上，再用干燥清洁的玻璃棒和丝绸相磨擦，使玻璃棒带电并接近但不接触前一根带负电橡胶棒时， 可以观察到橡胶棒被“拉”着在支架上旋转，即相互吸引，证明此时用丝绸磨擦过的玻璃棒带正电荷。
(2) 在地面上放好1500瓦电炉，在距炉面竖直高30 ～40厘米左右的地方架起可横放玻璃棒的框架，将几根实验用玻璃棒放于其上， 接通电炉烘烤，此时玻璃棒的环境温度可以达到50～85摄氏度左右，当烘烤时间在30～50分钟左右，取烘后的玻璃棒与干燥清洁的丝绸相磨擦，将磨擦后带电的玻璃棒接近不接触操作规程1中支架上带负电的橡胶棒(也可重新按操作1使之带上负电荷) 时，可观察到橡胶棒被“推”着旋转，即相互排斥; 将磨擦后带电的玻璃棒(烘后的) 接近不接触操作1中放在支架上带正电的玻璃棒(也可重新按操作1使之带上正电荷) 时，可观察到(操作1中) 玻璃棒被“拉”着在支架上旋转，即相互吸引， 由此可以证明用丝绸磨擦玻璃棒(烘烤后的) 带负电荷。
上述实验证明：在常温条件下， 用丝绸磨擦过的玻璃棒带正电荷， 在上述相对的特殊条件下，用丝绸磨擦过的玻璃棒带负电荷。
2.2 玻璃体绝缘性能实验
实验1 用220伏用导线将220伏带灯座白炽灯泡和开关串联安装在电工用实验板上，然后连接在交流电源220伏输出端，在检查串联无误和保证安全的条件下，接触电源，合上开关，可观察到：白炽灯发光，说明线路器材完好。
实验2 将自制带电极玻璃体安装在220伏白炽灯座上，再将其串联安装在上述实验1的线路之中，在检查整个串联无误和保证安全的条件下，接通电源，合上开关，可观察到：白炽灯不发光，说明自制带电极玻璃体不导电，可以证明此玻璃体具有绝缘性，说明“玻璃是相当良好的绝缘体”(九年义务教育三年制初级教科书物理《导体和绝缘》一课中结论)。
实验3 上述实验2通电时，用酒精喷灯外焰加热自制带电极玻璃体，当玻璃体被加热达到红炽状态时，可观察到：白炽灯发光，说明自制带电极玻璃体导电， 可以证明此玻璃体具有导电性，此时的玻璃体是导电体。上述实验证明玻璃既可以是绝缘体又可能是导电体。具体原因估计与玻璃的原子分子结构及温度效应有关。欢迎老师们继续探索研究。